مفاهیم و اصطلاحات آنالیز ارتعاشات در ماشین آلات دوار چیست

مفاهیم و اصطلاحات آنالیز ارتعاشات در ماشین آلات دوار چیست ؟

علم ارتعاشات (Vibration)

علم ارتعاشات (مشتمل بر اندازه ‏گیری و تحلیل ارتعاش)، کاربردهای زیادی در صنایع مختلفی دارد که برخی از آن‏ها عبارتند از :

1. طراحی دینامیکی ماشین‏ آلات و سازه‏ ها ( تحلیل روتور دینامیک و آنالیز مودال )
2. تست‏ های کنترل کیفیت
3. تست پذیرش تجهیزات پس از نصب
4. طراحی سیستم‏ های کنترل و ایزوله کردن ارتعاشات
5. پایش وضعیت، حفاظت فنی و عیب‏ یابی ماشین‏ آلات

ارتعاشات چیست ؟ ( What is vibration )

لرزش یا ارتعاشات مکانیکی ، نوعی از حرکت‏ های سیستم‏ های دینامیکی است که به شکل نوسانی صورت می‏گیرد، و این عمل در یک بازه زمانی مشخص تکرار می‏شود .

این نوع حرکت را در ساده‏ ترین شکل می‏توان با یک وزنه و یک فنر شبیه‏ سازی کرد . با تغییر مکان اولیه وزنه متصل به فنر و رها کردن آن، حرکت نوسانی رخ می‏دهد که می‏توان دامنه آن را به کمک یک تابع سینوسی بیان نمود .

به بیان دیگر، ارتعاش ، حرکت یک قطعه نسبت به موقعیت مرجع خود است . 

ارتعاش به دلیل یک نیروی تحریکی که باعث حرکت می شود، به وجود می آید .

مشخصه های حرکتی و حرکت تناوبی

مشخصه های مهم حرکت ارتعاشی (Vibration Characteristics)

مشخصه‏ های مهم حرکت ارتعاشی عبارتند از :

• دامنه که معیاری از شدت ارتعاش است.
• فرکانس که معیاری از نرخ حرکت در واحد زمان است.
• فاز که توالی حرکت را نسبت به یک مرجع مشخص می‏سنجد.

به طور کلی، دامنه هر موج سینوسی را به سه شکل می‏توان تعیین کرد :

• مقدار صفر تا پیک (۰-Peak)
• مقدار پیک تا پیک (Peak-Peak)
• مقدار مؤثر (مقدار rms)

RMS: Root Mean Square

 

پریود زمانی حرکت ارتعاشی ؛ پریود زمانی در واقع بازه زمانی است که سیستم، سیکل ارتعاشی خود را تکرار می‏کند و با واحد ثانیه یا میلی ثانیه اندازه گیری می شود .

فرکانس ارتعاشی ؛ فرکانس درواقع عکس پریود زمانی است . معمولاً فرکانس را با واحدی به نام هرتز اندازه‏گیری می‏کنند .

فاز ارتعاشی ؛ فاز همیشه نسبت به یک مرجع سنجیده می‏شود و توالی حرکت را نسبت به آن نشان می دهد. معمولاً واحد فاز درجه یا رادیان است .

Period (T)    Frequency (F)    Phase (Ɵ)

• سیکل ارتعاش
• سیکل مرجع
• دامنه
• پیک دامنه
• فاز
• زاویه فاز
• زمان
• دوره تناوب
• فرکانس

دامنه ارتعاش ( شدت مشکل )
فرکانس ارتعاش ( دلیل مشکل )

دلیل ایجاد ارتعاشات در ماشین آلات (Vibration Causes)

به طور کلی، دو نوع نیروی استاتیکی و دینامیکی در ماشین‏ آلات دوار وجود دارد.

نیروهای ارتعاش‏زا از نوع نیروهای دینامیکی هستند که بر اثر وجود کاستی‏هایی در یک ماشین ایجاد می‏شوند. برخی از زمینه‏ های بروز کاستی (انحراف از حالت ایده‏ آل) عبارتند از:

• محدودیت‏ های طراحی
• محدودیت‏های ساخت
• اشکال در نصب اولیه
• اشکال در بهره‏ برداری
• بروز اشکالات در حین تعمیرات

میزان ارتعاشات مجاز در ماشین آلات ( Permissible Vibration )

از آن‏جایی‏ که رسیدن به حالت ایده‏ آل امکان‏ پذیر نیست، همیشه تا حدی لرزش و ارتعاش در ماشین ‏آلات وجود دارد که مجاز شمرده می شوند. اما با گذشت زمان و بر اثر بروز اشکالات بعدی، ممکن است میزان ارتعاشات نسبت به حد مجاز افزایش یابد که با آنالیز ارتعاشات و انجام اقدامات اصلاحی مناسب، می‏توان وضعیت را به حالت قبل برگرداند.

رابطه زیر میزان ارتعاش ماشین را تعیین می‏کند :

Vibration = Vibratory Force / Impedance
مقاومت مکانیکی / نیروی ارتعاشی ₌ ارتعاش

نیروی ارتعاشی و مقاومت مکانیکی (Vibratory Force vs Impedance)

نیروهای ارتعاشی یا نیروهای ارتعاش‏زا در داخل ماشین و معمولاً در سیستم روتور (بخش در حال دوران ماشین) تولید می شوند.

Vibratory Force

امپدانس یا مقاومت مکانیکی از مشخصات هر سیستم مکانیکی است و مسیر انتقال ارتعاش را توصیف می‏کند.

Impedance

ارتعاشاتی که معمولاً از روی استاتور (بخش ساکن ماشین) اندازه گیری می شود، تحت تأثیر دو پارامتر فوق است.

(حال دو پارامتر فوق؛ یعنی نیروهای ارتعاشی و امپدانس را جداگانه بررسی می‏کنیم.)

نیروی ارتعاشی (Vibratory Force)

برخی از عوامل ایجاد نیروهای ارتعاش‏زا در ماشین‏ آلات، عبارتند از:

1. عدم تعادل و توازن ماشین
2. سایش اجزا و قطعات
3. نیروهای آئرودینامیکی و هیدرودینامیکی
4. نیروهای الکترومغناطیسی
5. تماس قطعات متحرک و ثابت
6. اصطکاک
7. چسبیدن ذرات و مواد خارجی
8. فونداسیون و ساپورت های ضعیف

مقاومت مکانیکی (Impedance)

امپدانس (مقاومت مکانیکی در برابر حرکت) سه مؤلفه دارد که عبارتند از :

1. جرم
2. سفتی
3. میرایی

برخی عوامل بدون این‏که از خود نیرویی تولید کنند، تنها از طریق تأثیر بر امپدانس، منجر به تشدید ارتعاش می شوند. مهم‏ترین این عوامل عبارتند از :

1. لقی مکانیکی
2. تحریک فرکانس ‏های طبیعی اجزا (رزونانس)
3. ضعف در فونداسیون و یا شاسی ماشین‏ آلات دوار
4. ضعیف بودن سازه

برای تماس با شرکت دوار ماشین پارس و مشاوره خدمات آنالیز ارتعاشات در تهران اینجا کلیک کنید